ProfiBus现场总线标准
关于PROFIbus总线
关于PROFIbus总线（１）三种PROFIBUS(DP．FMS．PA)均使用一致的总线存取协议。
该协议是通过OSI参考模型第二层（数据链路层）来实现的。
它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。
（２）在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link - FDL）。
介质存取控制（Medium Access Control - MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。
（３） PROFIBUS协议的设计要满足介质控制的两个基本要求：①．在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
②．在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。
因此，PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。
（４）令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。
在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行。
（５）主站得到总线存取令牌时可与从站通信。
每个主站均可向从站发送或读取信息。
因此，可能有以下三种系统配置：①．纯主－从系统②．纯主－主系统③．混合系统（６）以一个由３个主站．７个从站构成的PROFIBUS系统为例。
３个主站之间构成令牌逻辑环。
当某主站得到令牌报文后，该主站可在一定时间内执行主站工作。
在这段时间内，它可依照主－从通讯关系表与所有从站通信，也可依照主－主通讯关系表与所有主站通信。
（７）在总线系统初建时，主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。
在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。
（８）第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。
PROFIBUS第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。
（９）PROFIBUS在第二层按照非连接的模式操作，除提供点对点逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及选择广播功能。
(SIMENS)PROFIBUS 现场总线
PROFIBUS现场总线
A&D Region East Customer Support
CONTENT
1 Profibus简介 简介 2 用于 用于PC/PG的Profibus 网卡 的 3 用于 用于PLC S7 200/300/400的Profibus网卡 的 网卡 4 Profibus现场总线网络连接设备 Profibus现场总线网络连接设备 5 总线安装、布线和故障诊断 总线安装、
Automation and Drives and Drives Automation China 2005 Automation and Drives
PROFIBUS现场总线－简介
A&D Region East Customer Support
PROFIBUS 网络的构成 PROFIBUS 主站 一类主站，必需 主站(一类主站 必需) 一类主站， SIMATIC PLC ,SIMATIC WinAC 控制器 支持主站功能的通讯处理器 ,IE/PB 链路模块 ET 200S/ET 200X 的主站模块 PROFIBUS 从站 ET200 系列分布式I/O 支持DP 接口的传动装置 DP 支持从站功能的通讯处理器 其它支持DP 接口的输入、输出或智能设备 PROFIBUS 网络部件 通信介质-电缆 总线部件-总线连接器、中继器、耦合器、链路 网络转接器-串行通信、以太网、AS-i、EIB系统 人机界面设备(二类主站 可选) 二类主站， 人机界面设备 二类主站，可选 TP/OP 设备 经由通讯处理器连接到网络的计算机及编程设备 工程及诊断工具 网络配置、诊断工具 、剥线工具
Profibus现场总线
PROFIBUS简介
PROFIBUS是Process Fieldbus的缩写，是面向工厂自动化和流程自动化的 一种国际性的现场总线标准。
PROFIBUS被广泛的应用于制造自动化、过程自动化、楼宇自动化、交通管 理自动化、电子工业和电力输送等行业。
PROFIBUS技术的发展经历了如下过程:
因此，可以毫不夸张地说，采用PROFIBUS 现场总线的一 代过程控制系统必将成为保证电厂安全可靠运行的生力军
谢谢！
智能站间的通信
PROFIBUS的总线存取控制机制
一、概述
1、基本特性 • DP、FMS、PA等3种均使用一致的总线存取协议。 • 数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL) ：保证数据可靠性技术、传输 协议和报文处理。 • 介质存取控制(Medium access controI,MAC)具体控制数据传输程序， 确保任何时刻只有一个站点发送数据。 2、PROFIBUS协议满足介质控制的2个基本要求： 1)复杂系统(主站)间的通信，须保证限定时间间隔中，任一个站点要有 足够时间完成通信任务。
为解决车间级通用性通讯任务、提供大量通讯服务、完成 中等传输速率的环与非循环通讯任务而设计的
• PROFIBUS-PA（Progress Automation 过程自动化）
专门为过程自动化而设计的
PROFIBUS通பைடு நூலகம்模型
PROFIBUS通讯模型
• PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层 （物理层）和第2层（数据链路层），其中FMS还采
PROFIBUS的三个子集：
• PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery 分散外 围设备）
PROFBUS是一种国际性的开放式的现场总线标准
PROFBUS是一种国际性的开放式的现场总线标准，它既可以用于高速并且对于时间苛求的数据传输，也可以用于大范围的复杂通讯场合。
PROFBUS-DP是一种通讯协议，这种为高速传输用户数据而优化的PROFBUS协议特别适用于可编程控制器与现场级分散的I/O设备之间的通讯。
PROFIBUS –DP用于现场层的高速数据传送。
主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。
总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。
除周期性用户数据传输外，PROFIBUS –DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态．诊断和报警处理。
传输技术：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。
波特率从9.6K bit/s到12M bit。
PROFIBUS-PA适用于PROFIBUS 的过程自动化。
PA将自动化系统和过程控制系统与压力．湿度和液位变送器等现场设备连接起来，PA可用来替代4－20mA的模拟技术。
PROFIBUS－PA具有如下特性：（1）适合过程自动化应用的行规使不同厂家生产的现场设备具有互换性。
（2）增加和去除总线站点，即使在本征安全地区也不会影响到其它站。
（3）在过程自动化的PROFIBUS－PA段与制造业自动化的PROFIBUS－DP总线段之间通过藕合器连接，并使可实现两段间的透明通信。
（4）使用与IEC1158－2技术相同的双绞线完成远程供电和数据传送。
（5）在潜在的爆炸危险区可使用防爆型“本征安全”或“非本征安全”。
1． PROFIBUS－PA传输协议PROFIBUS－PA采用PROFIBUS－DP的基本功能来传送测量值和状态。
并用扩展的PROFIBUS －DP功能来制订制现场设备的参数和进行设备操作。
PROFIBUS－PA第一层采用IEC1158－2技术，第二层和第一层之间的在DIN19245系列标准的第四部分作了规定。
2． PROFIBUS－PA设备行规PROFIBUS－PA行规保证了不同厂商所生产的现场设备的互换性和互操作性，它是PROFIBUS －PA的一个组成部分。
Profibus现场总线
• （6） RS－485传输技术的PROFIBUS网络最好使用 9针D型插头。 • （7） 当连接各站时，应确保数据线不要拧绞， 系统在高电磁发射环境（如汽车制造业）下运行 应使用带屏蔽的电缆,屏蔽可提高电磁兼容性（ EMC）。 • （8） 如用屏蔽编织线和屏蔽箔，应在两端与保 护接地连接，并通过尽可能的大面积屏蔽接线来 复盖，以保持良好的传导性。另外建议数据线必 须与高压线隔离。 • （9） 超过500K bit/s的数据传输速率时应避免使 用短截线段，应使用市场上现有的插头可使数据 输入和输出电缆直接与插头连接，而且总线插头 连接可在任何时候接通或断开而并不中断其它站 的数据通信。
• • • • •
• • • •
④． 现场设备其作用如同无源的电流吸收装置。 ⑤． 在主总线的两端各有一个无源的终端器。 ⑥． 允许使用线型、树型和星型网络。 ⑦． 为提高可靠性，设计时可采用冗余的总线段。 ⑧． 为了调制的目的，假设每个部线站至少需用 10mA基本电流才能使设备启动。通信信号是由发送 设备将电流从±9mA调至基本电流的方法产生。 （4） IEC1158－2传输技术特性： ①． 数据传输：数字式、位同步、曼彻斯特编码。 ②． 传输速率：31.25K bit /s，电压式。 ③． 数据可靠性：前同步信号,采用起始和终止限定 符避免误差。
Profibu是一种国际化、开放式、不依赖于设 备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度 可在9.6kbit/s～12Mbit/s范围内选择，且当总 线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该 被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、 流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领 域自动化。 • PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和 现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。 可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字 控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自 动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
现场总线种类及标准
现场总线种类及标准现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。
随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。
由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。
近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。
现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等1、基金会现场总线FF现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线。
它的前身是可互操作系统协议ISP（InterperableSystemProtocol）--基于德国的ProfiBis标准，和工厂仪表世界协议WORLD （WorldFactoryInstrumentationProtocol）--基于法国的FIP标准。
ISP和WORLDFIP于1994年6月合并成立了现场总线基金会。
PROFIBUS现场总线
RS-485总线段的结构
VP（6）
390Ohm
390Ohm
总线终端 电阻开关
220Ohm
220Ohm
390Ohm
……
390Ohm
DGND（5） 站点数 Max：32个
连接PROFIBUS电缆
1. 传输序列 半双工、异步、无间隙同步 NRZ（不归零）编码 1个字符祯 = 1个起始位、8个数据位、1个奇偶校验
PROFIBUS第1层的另一种类型是通过光纤导体中光的 传输来传送数据。
站与站之间的距离最大到15km。 用玻璃或塑料纤维制成的光纤电缆。 玻璃光纤能处理的连接距离达到15km，而塑料光纤
只能达到80m（最新的塑料光纤能达到900m）。 距离较远或电磁干扰较大时使用。
4.2.3 光纤传输技术（用于DP和FMS） 1.总线导线 塑料纤维光纤，一般在百米以下使用 玻璃纤维光纤，一般在千米以下使用
光纤总线终端） 一个不带集成纤维光缆接头的PROFIBUS站或
一个RS-485段可以通过OBT连接到一个光纤电 路。
4.3 PROFIBUS的总线存取控制机制
PROFIBUS(DP、FMS、PA)均使用一致的总线存取协 议，通过模型的第2层来实现。
数据链路层(Fieldbus Data Link，FDL) ：保证数 据可靠性技术、传输协议和报文处理。
PROFIBUS-PA的数据传输
4.2.2 用于PA的IEC61158-2传输技术 2. 传输电缆 采用屏蔽/非屏蔽双绞线 4种电缆类型 总线长度：200-1900米
3. PA的总线连接
4. 拓扑结构
Profibus-PA的网络拓扑 树型、总线型和混合型
PROFIBUS现场总线
4.2 PROFIBUS-DP的通信协议
一、 PROFIBUS-DP的物理层（RS-485） 1. 拓扑结构 （1）总线型拓扑结构
4.2 PROFIBUS-DP的通信协议
总线终端器
4.2 PROFIBUS-DP的通信协议
（2）树型拓扑结构
4.2 PROFIBUS-DP的通信协议
2. 电特性 v 将NRZ位编码与RS-485信号结合； v PROFIBUS-DP需要总线终端器 ； v 支持9.6kbps、19.2 kbps 、93.75 kbps 、187.5
（4）软件编程 控制要求： v 触摸屏中启动按钮按下时，S7-300 PLC控制 RTU数字量输出为ON，触摸屏中指示灯点亮； v 触摸屏中停止按钮按下时， S7-300 PLC控制 RTU数字量输出为OFF，触摸屏中指示灯熄灭； v 触摸屏中I/O域输入给定值时，S7-300 PLC控制 RTU模拟量输出变化，触摸屏中输出值I/O域值 也跟随变化。
工业控制网络
第4章 PROFIBUS现场总线
4.1 PROFIBUS概述 4.2 PROFIBUS-DP的通信协议 4.3 PROFIBUS-DP设备简介 4.4 PROFIBUS-DP系统
4.1 PROFIBUS概述
一、PROFIBUS简介
4.1 PROFIBUS概述
二、PROFIBUS的通信参考模型
4.4 PROFIBUS-DP系统
PLC梯形图程序
3. S7-300 PLC的存储区
4.3 PROFIBUS-DP设备简介
二、远程I/O 远程IO是为了解决远距信号传递而发展起
来的区别于集中式控制的一种I/O系统。 1．西门子ET200M 模块化设计，兼容S7-300 I/O模块。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PROFIBUS簇
14
PROFIBUS 应用领域
15
PROFIBUS DP：主要应用于制造业自动化系统中单元 级和现场级设备高速通信。是专为自动控制系统与设备 级分散I/O之间的通信而设计的，用于分布式控制系统 设备间高速的数据传输. PROFIBUS PA：电源和通信数据通过总线并行传输， 主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。 适用于承担车间级通用性数据通信，可提供通信量大的 相关服务，完成中等传输速度的周期性和非周期性通信 任务。 PROFIBUS FMS：主要用于自动化系统中系统级和 车间级的过程数据交换。是专为过程自动化设计，采用 IEC1158-2中规定的通信规程，适用于安全性要求较高 的本质安全应用，及需要总线供电的场合。
PROFIBUபைடு நூலகம்现场总线
ProfiBus现场总线标准
主要内容
2
1.PROFIBUS 现场总线概述 2. PROFIBUS 的通信协议 3. PROFIBUS-DP 4.PROFIBUS站点的开发与实现 5.PROFIBUS -PA
3
4
PROFIBUS总线概述
PROFIBUS (Process Fieldbus的缩写)是一种国际 化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标 准。它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化 和楼宇、交通、电力等其他自动化领域。
10
11
PI组织
11
12
12
13
PROFIBUS是不依赖生产厂家的、开放式的现场总线， 各种自动化设备可以通过同样的接口交换信息。
但各种设备传输速率不同，故PROFIBUS必须提供各 种传输速率的选择
PROFIBUS由以下三个兼容部分组成: PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS
16
PROFIBUS的通信参考模型
17
PROFIBUS 应用领域
1.PROFIBUS-DP:用于传感器和执行器级的高速数据传输，
传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统，主站、从站 间采用循环数据传输方式工作。主要针对PLC、相关控制设备。
18
PROFIBUS 应用领域
19
PROFIBUS 应用领域
20
4.2 PROFIBUS家族及其应用
● PROFIBUS概述21
PROFIBUS家族成员
PROFIBUS-FMS
FMS（Fieldbus Message Specification）是最初的PROFIBUS系统，主要 用于车间级智能主站通用的、对等的（Peer to peer）、面向对象的通讯。 主要应用领域是大数量的数据传输，或把若干个分散过程部分集成到一 个公共过程中。（PI已不再支持FMS的发展）
5
作为众多现场总线家族的成员之一，ProfiBus是在 欧洲工业界得到最广泛应用的一个现场总线标准，也 是目前国际上通用的现场总线标准之一。
ProfiBus是属于单元级、现场级的SIMITAC网络， 适用于传输中、小量的数据。
其开放性可以允许众多的厂商开发各自的符合 ProfiBus 协 议 的 产 品 ， 这 些 产 品 可 以 连 接 在 同 一 个 ProfiBus网络上。 ProfiBus是一种电气网络，物理传输介质可以是屏蔽双 绞线、光纤、无线传输。
FMS-DP); 1998年PROFIBUS-PA被纳入EN50160V.2； 1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成
部分 (TYPEIII)； 2001年成为中国的机械行业标准JB/T10308-3-
10
PROFIBUS 国际组织
为了确保PROFIBUS技术的维护、进一步发展、市场优 势以及技术的开放性，需要有一个独立于公司的组织作为工 作平台。为了按这种方式促进PROFIBUS技术的发展，于年 成立了PROFIBUS User Organization e.V. (PNO) 。它是由制 造商、用户和研究院所组成的非赢利的行业组织。1995年成 立了国际的中央管理机构PROFIBUS International (PI)， PNO是PI的一个成员。目前，PI有23个地区性用户组织 (Regional PROFIBUS Associations, RPA)，其会员超过1,100 家，其中包括来自美国、中国和日本的会员。在工业通信现 场总线领域中，PI是世界上最大的行业组织.
2. PROFIBUS-PA 具有本质安全特性。 PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方案，PA将自
动化系统和过程控制系统与现场设备，如压力、温度和液位 变送器等连接起来，采用数字信号进行通信，代替了4-20mA 模拟信号传输技术; 传输速率 31.25kbps; PA尤其适用于石油、化工、冶金等行业的过程自动化控制系 统。
4.2 PROFIBUS家族及其应用
20
PROFIBUS家族成员
IEC61784“工业控制系统中与现场总线有关的连续和分散制 造业中用行规（profile）集”中规定，PROFIBUS家族被定为 CPF3（Communication pro），家族3又被细分为3种类型：
2007.2 V2.0
现场总线技术及应用教程 Copyright by Wang Yonghua
由于西门子公司大力推广，市场占有率为首位。
来源于FF，有众多控制设备生产厂商支持,兼容性强。
6
PROFIBUS技术的发展
在最初的几年，PROFIBUS发展的重点 在于通信技术而现在侧重于系统集成和系 统工程等方面，尤其是侧重于应用行规的 研究开发。这些行规使PROFIBUS 成为唯 一能够全面覆盖工厂自动化和过程自动化 应用的现场总线。
7
PROFIBBUS PA
8
Level of Data Integration
信息
Open
现场设备层
Modular
控制层
Embedded
设备层
车间监控
企业管理
9
PROFIBUS技术的发展
PROFIBUS技术的发展经历了如下过程: 1986年由德国SIEMENS公司等13家企业和5家研究
机构联合开发（来源于Foundation Fieldbus）； 1989年成为德国工业标准DIN19245； 1996年成为欧洲标准EN50160V.2(PROFIBUS-